1. Кислородсодержащие органические соединения 2. Спирты Нижник Я.П. norgchem.professorjournal.ru 1

электронное строение атома кислорода

Нижник Я.П. 3

Нижник Я.П. 4

* Атом кислорода имеет две неподелённые пары электронов, одну из которых он может обобществлять с кислотой Льюиса (H +, BF 3, AlCl 3 ), образуя комплексы, в которых кислород трёхвалентен: Нижник Я.П. 5

* СПИРТЫ и ФЕНОЛЫ этанол этенол фенол -нафтол (этиловый спирт) (виниловый спирт) спирты фенолы Нижник Я.П. 6

* 1. Строение и классификация Две конформации этанола в кристаллическом состоянии P.-G. Jonsson // Acta Crystallogr.,Sect.B, 1976, Vol.32, P Нижник Я.П. 7

* 1. Классификация спиртов по количеству гидроксильных групп 1). Одноатомные спирты (моноолы) 2). двухатомные спирты (диолы) этандиол-1,1 метандиол этандиол-1,2 пропандиол-1,2 (этиленгликоль) (пропиленгликоль) гем-диолы гликоли Нижник Я.П. 8

3). Многоатомные спирты пропантриол-1,2,3 бутантетраол-1,2,3,4 (глицерин) (эритрит) Нижник Я.П. 9

* 2. Классификация по типу спиртового атома углерода 1). Первичные спирты. первичный бутиловый спирт (бутанол-1) 2). Вторичные спирты. вторичный бутиловый спирт (бутанол-2) 3). Третичные спирты. третичный бутиловый спирт (2-метилпропанол-2) Нижник Я.П. 10

* 2. Номенклатура формула тривиальное название радикально- функциональное название название по ИЮПАК древесный спирт метиловый спиртметанол винный спиртэтиловый спиртэтанол -пропиловый спиртпропанол-1 -изопропиловый спирт пропанол Нижник Я.П. 11

3-метилбутанол-1 бутен-3-ол-1 2-гидроксипропановая кислота 2-оксипропановая кислота Нижник Я.П. 12

* 3. Изомерия 3.1. Cтруктурная изомерия Изомерия положения заместителей пентанол-1 пентанол-2 пентанол Изомерия углеродного скелета бутанол-1 2-метилпропанол Нижник Я.П. 13

Межклассовая изомерия этанол диметиловый эфир 3.2. Пространственная изомерия Нижник Я.П. 14

* 4. Физические и биологические свойства * Гидроксигруппа является сильно полярной группой, поэтому низшие спирты растворяются в воде неограниченно: метанол, этанол, пропанол смешиваются с водой во всех отношениях. * С увеличением количества атомов углерода спирты всё более начинают напоминать углеводороды. * Растворимость амилового спирта (пентанола-1) – 2,7 г/ 100 мл, * растворимость октанола-1 – 0,059 г/ 100 г Нижник Я.П. 15

Низшие члены гомологического ряда спиртов являются жидкостями и, начиная с C 12 (т.пл. додеканола-1 24 о С), одноатомные спирты становятся твёрдыми телами Нижник Я.П. 16

* Температуры кипения спиртов являются аномально высокими по сравнению с температурами кипения изомерных им простых эфиров. спиртформулаТ. кип. о СЭфирформулаТ. кип. о С этиловыйC 2 H 5 OH78диметиловыйCH 3 OCH бутиловыйC 4 H 9 OH118диэтиловыйC 2 H 5 OC 2 H гексиловыйC 6 H 13 OH157дипропиловыйC 3 H 7 OC 3 H Таблица 2. Сопоставление температур кипения изомерных спиртов и простых эфиров Нижник Я.П. 17

P.-G. Jonsson // Acta Crystallogr.,Sect.B, 1976, Vol.32, P Нижник Я.П. 18

Метиловый спирт считается самым ядовитым спиртом. Вызывает слепоту или смерть Нижник Я.П. 19

* Токсическое действие метанола связано с угнетением центральной нервной системы, развитием тяжелого метаболического ацидоза, поражением сетчатки глаза и дистрофией зрительного нерва. * Летальная доза при приёме внутрь 100 мл (без предварительного приёма этанола). * Клиника интоксикации * Опьянение выражено слабо. Метиловый спирт обычно вызывает алкогольное оглушение без типичного опьянения. Далее наступает латентный период, который длится в среднем часа (от 1 часа до 40 часов). * С окончанием латентного периода усиливаются симптомы интоксикации тошнота, рвота, боли в животе, головная боль, головокружение, боль в икроножных мышцах. Нарушается зрение (снижение остроты зрения, неясность видения, мелькание «мушек» перед глазами, диплопия, слепота); отмечаются мидриаз и ослабленная реакция зрачков на свет. * Сознание спутано, возможно психомоторное возбуждение или кома, судороги или гипертонус мышц конечностей. Развивается быстропрогрессирующая острая сердечно-сосудистая недостаточность в сочетании с центральными нарушениями дыхания. Смерть наступает от остановки дыхания, отёка мозга Нижник Я.П. 20

* Этиловый спирт оказывает опьяняющее действие. вино веселит сердце человека (Псалом103:15) * В высоких концентрациях этанол оказывает анестезирующее действие. * Злоупотребление этанолом ведёт к развитию алкоголизма, деградации личности психическим расстройствам и соматическим заболеваниям Нижник Я.П. 21

Нижник Я.П. 22

* 5. Химические свойства * 5.1. Кислотные свойства спиртов этоксид натрия Нижник Я.П. 23

* 5.2. Реакции нуклеофильного замещения * Образование галогенопроизводных Нижник Я.П. 24

* Образование простых эфиров этанол диэтилововый эфир Нижник Я.П. 25

* 5.3. Реакции элиминирования – внутримолекулярная дегидратация * Реакции элиминирования воды от спиртов идут в соответствии с правилом Зайцева: Отщепление атома водорода в реакциях отщепления HX происходит от наименее гидрогенизированного атома углерода. бутанол-2 бутен Нижник Я.П. 26

* Образование сложных эфиров уксусная кислота этанол этилацетат Нижник Я.П. 27

* 5.3. Реакции окисления спиртов * Мягкие окислители окисляют первичные спирты в альдегиды, а вторичные спирты в кетоны. * В жёстких условиях окисление идёт до карбоновых кислот. * Третичные спирты окисляются в жёстких условиях с разрывом связи C-C Нижник Я.П. 28

ретинол (витамин А) ретиналь первичный спирт альдегид карбоновая кислота вторичный спирт кетон Нижник Я.П. 29

Нижник Я.П. 30

* 6. Получение спиртов * 6.1. Гидратация алкенов * 6.2. Гидролиз алкилгалогенидов этилен этанол (этиловый спирт) Нижник Я.П. 31

* 6.3. Восстановление альдегидов и кетонов * 6.4. Взаимодействие металлоорганических соединений с карбонильными соединениями Нижник Я.П. 32

* 6.5. Промышленное получение спиртов * До 1925 года метанол получали пиролизом древесины. В настоящее время его получают присоединением водорода к угарному газу (Баденская фабрика; Патар). Для проведения процесса требуются высокие температуры (около 450 о С), давление (200 атм) и катализатор (ZnO, Cr 2 O 3 ) : * Метанол является очень важным промышленным продуктом: он используется в производстве формальдегида, сложных эфиров, напр. диметилтерефталата, и др. продуктов и как растворитель. * Продукт окисления метанола – формальдегид – используется в производстве фенолоформальдегидных смол, карбамидных смол, изопрена и др. важных продуктов Нижник Я.П. 33

Saccharomyces cerevisiae Нижник Я.П. 34

* Бутиловый спирт используется как растворитель, топливо и для получения пластификаторов (дибутилфталата) и т.д. * Бутиловый спирт получают действием бактерий Clostridium acetobutylicum (Weizmann) на углеводы. * Микробиологический синтез бутанола был разработан Хаимом Вейцманом - первым президентом Израиля. Хаим Вейцман (слева, в арабской традиционной одежде) и эмир Фейсал I Clostridium acetobutylicum BEhistory.aspx Нижник Я.П. 35

* МНОГОАТОМНЫЕ СПИРТЫ * 1. Изомерия и номенклатура этиленгликоль глицерин эритрит Нижник Я.П. 36

рибит ксилит D-сорбит (D-глюцит) дульцит D- маннит Нижник Я.П. 37

* 2. Физические и биологические свойства * Этиленгликоль и пропиленгликоль являются высококипящими жидкостями, глицерин представляет собой очень вязкую жидкость. Многоатомные спирты с количеством гидроксигрупп больше трёх являются твёрдыми телами. * Многоатомные спирты прекрасно растворяются в воде. Это обусловлено наличием нескольких полярных групп OH. Водные растворы этиленгликоля не замерзают при очень низкой температуре, поэтому используются как антифризы, которые используются в системах охлаждения двигателей внутреннего сгорания. * Почти все многоатомные спирты обладают сладким вкусом. Поэтому ксилит и сорбит используются в питании больных диабетом Нижник Я.П. 38

* 3. Химические свойства * 3.1. Кислотные свойства. * 3.2. Нуклеофильное замещение. глицерин стеариновая кислота тристеароилглицерин (тристеарин) Нижник Я.П. 39

Нитроглицерин используется во взрывчатых веществах - динамитах и бездымных порохах - баллиститах. Динамит и баллистит были изобретены А. Нобелем в 1867 и 1888 годах. В медицине нитроглицерин используется как сосудорасширяющее средство, используется при приступах стенокардии. А. Нобель (1833 –1896) Нижник Я.П. 40

этиленгликоль диоксан 3.3. Реакции элиминирования – внутримолекулярная дегидратация. глицерин пропадиенол акролеин Нижник Я.П. 41

* 3.4. Окисление глицеральдегид дигидроксиацетон При действии мягких окислителей (H 2 O 2 /Fe 2+, O 2 /Pt, Br 2 /сода) окисляется только одна спиртовая группа – первичная или вторичная. Более сильные окислители (CrO 3, KMnO 4 ) окисляют многоатомные спирты до карбоновых кислот, кетонов и углекислого газа и воды Нижник Я.П. 42

периодатное окисление – окисление йодной кислотой Нижник Я.П. 43

* 4. Получение этан этилен этиленоксид этиленгликоль Этиленгликоль – бесцветная вязкая жидкость, tкип 197,6 °С. Применяется как компонент антифризов и в производстве полимеров, взрывчатых и душистых веществ Нижник Я.П. 44

жир (тристеароилглицерин) глицерин стеариновая кислота Нижник Я.П. 45

ксилоза ксилит Многоатомные спирты часто встречаются в природе. Сорбит содержится в плодах рябины (лат. sorbus – рябина), Маннит – в так называемой манне – застывшем сока ясеня Дульцит – содержится в мадагаскарской манне Нижник Я.П. 46

Нижник Я.П. norgchem.professorjournal.ru 47